Forschungsbereich für Hochbaukonstruktionen und BauwerkserhaltungCBC – Center of Building Construction and RehabilitationZentrumsleiter: Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. A. KolbitschKarlsplatz 13, A-1040 Wien, Austria

HBK I - 1HOCHBAUKONSTRUKTIONEN I TEIL 1

AUSGABE 2012

LVA-Nr. 206.098

Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Andreas KolbitschVorlesung, 2012 S, 3.0

Studienrichtung(en): Bauingenieurwesen und Infrastrukturmanagement

...und umfassende Kompetenz vermittelnKOMPETENZ

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1

HBK I - 1 HOCHBAUKONSTRUKTIONEN I TEIL 1

Grundlagen

Baugrubensicherung

Gründungen

Keller

Begriffe

Ausgabe März 2012

Trotz großer Sorgfalt bei der Erstellung der Unterlagen kann nicht ausgeschlossen werden,

dass Fehler in den Angaben zur Bemessung oder zu den Belastungsannahmen, etc. vorlie-

gen. Es kann daher keine Haftung für die Anwendung der Bemessungsangaben und der

Berechnungsformeln übernommen werden.

Vorwort zum 1. Teil des Skriptums HBK I

Nach der umfassenden Umarbeitung 2010/2011 wurden in der Fassung 2012 vor allem Änderungen auf Grund

der Adaption der OIB-Richtlinien aufgenommen, einige Abbildungen ergänzt und redaktionelle Änderungen

vorgenommen.

INHALTSVERZEICHNIS

0. Einleitung 1

0.1. Zielsetzungen der Lehrveranstaltung 1

0.2. Themenbereiche 1

0.3. Definition „Hochbaukonstruktionen“ 1

0.4. Bedeutung des Hochbaues in wirtschaftlicher Hinsicht. 2

0.5. Geschichte der Lehre im Hochbau (für Bauingenieure) an der TU Wien. 2

0.6. Tragwerksentwurf im Hochbau 3

0.7. Unterlagen zur Lehrveranstaltung und wesentliche Planungsgrundlagen 4

0.8. Statische Vorbemessung 5

0.9. Im Skriptum verwendete Symbole und Abkürzungen. 7

0.10. Auswahl hochbauspezifischer Abkürzungen (nach ON A 6420-2) 8

0.11. Darstellungen und Zeichnungen. 9

0.12. Literaturhinweise. 9

1. Planungsgrundlagen; formale Erfordernisse 10

1.1. Änderung der formal-rechtlichen Grundlagen 10

1.1.1. Bauordnungs-Novelle und Bautechniknovelle vom Juli 2008 10

1.2. Planung von Hochbauten in Wien – formale Vorgangsweise 11

1.2.1. Arten von Baubewilligungsverfahren 11

1.2.2. Notwendige Unterlagen für eine Baubewilligung 12

1.2.3. Anforderungen an einen Bauplan 13

1.2.4. Inhalt und Ausführung der Einreichpläne 13

1.2.5. Spezielle Bauvorhaben 15

1.2.6. Statische Vorbemessung bei Neubauten 15

1.2.7. Prüfingenieur nach WBO 15

1.3. Tragwerkspläne/Positionspläne 16

1.4. Bauphysikalische Grundlagen 17

1.4.1. Minimalerfordernisse nach OIB-Richtlinie 6 18

1.4.2. Anwendung der Dämmstoffe 18

1.4.3. Wasserdampfdiffusion 20

1.4.4. Baulicher Schallschutz 21

1.5. Baulicher Brandschutz 22

1.6. Maßordnung und Toleranzen 25

1.6.1. Grundsätzliche Festlegungen in ON DIN 18202 25

1.6.2. Prüfung und Beurteilung von Toleranzen - Grundsätze 27

1.6.3. Prüfung der Grenzabmaße im Grundriss 27

1.6.4. Prüfung der Grenzabmaße im Grundriss 28

1.6.5. Prüfung der Grenzabmaße im Aufriss 28

1.7. Literaturhinweise 28

2. Grundlagen Sicherheitsphilosophie 30

2.1. Zuverlässigkeit von Tragwerken im Hochbau 30

2.2. Begriffe 30

2.3. Anforderungen an Tragwerke 31

2.4. Grundsätze des aktuellen Sicherheitssystems 31

2.5. Bemessungswerte für Einwirkungen 33

2.6. Zusammenstellung der Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte für die Einwirkungsseite 34

2.7. Charakteristische Werte für die im Hochbau zu berücksichtigenden Einwirkungen. 35

2.7.1. Eigengewichte. 35

2.7.2. Nutzlasten 36

2.7.3. weitere Einwirkungen 42

2.8. Literatur 42

3. Baugrubensicherung 43

3.1. Voruntersuchungen 43

3.1.1. Baugrunderkundungen 43

3.2. Abstecken der Baugrube 44

3.3. Herstellung von Baugrubensicherungen 44

3.3.1. Geböschte Baugruben 45

3.3.1.1. Böschung ohne Sicherung - Vorgaben 45

3.3.1.2. Neues Sicherheitssystem im Grundbau 45

3.3.1.3. Freie Böschungen von Baugruben 46

3.3.1.4. Aushub 48

3.3.1.5. Gesicherte Böschungen 49

3.3.2. Vertikale Verbauten 50

3.3.2.1. Im Boden eingespannte Baugrubenwände 50

3.3.2.2. Abgestützte Baugrubenwände 51

3.3.2.3. Bodenvereisung (Frostwände) 51

3.3.2.4. Trägerbohlenwände 52

3.3.2.5. Spundwände 53

3.3.2.6. Bohrpfahlwände 55

3.3.2.7. Schlitzwände 56

3.3.2.8. Deckelbauweise 57

3.3.3. Lückenverbauungen 57

3.3.3.1. Unterfangungen 57

3.3.4. Baugrubensicherung im Grundwasser 58

3.3.4.1. Dichtwände-Schmalwände 58

3.3.5. Sohlensicherung 59

3.3.5.1. Injektionssohlen 59

3.3.5.2. Unterwasserbetonsohlen 60

3.3.6. In das Bauwerk integrierter Baugrubenverbau 60

3.4. Literatur 62

4. Gründungen 64

4.1. Allgemeines 64

4.2. Baugrund 64

4.2.1. Eurocode-nahe Berechnung der Tragfähigkeit (ÖNORM B 4435-2) 68

4.2.1.1. Grundbruch 68

4.2.1.2. Gleitsicherheit 68

4.2.1.3. Auftriebssicherheit 68

4.2.1.4. Kippsicherheit 69

4.2.2. Baugrundverbesserung 70

4.2.3. Setzungen 70

4.3. Flachfundierungen 72

4.3.1. Einzel- und Streifenfundamente 73

4.3.2. Köcher- und Blockfundamente 74

4.3.3. Flächengründung - Fundamentplatte - Vorbemessung 76

4.3.3.1. Vorbemessung mit dem Steifemodulverfahren 79

4.3.3.2. Einzellasten auf gedämmten Bodenplatten 80

4.3.3.3. Linienlasten auf Bodenplatten 81

4.3.3.4. Vorbemessung mit dem Bettungsmodulverfahern 81

4.3.3.5. Schnittgrößenermittlung mit Einflussflächen 82

4.3.3.6. Weitere zu beachtende Konstruktionshinweise bei Fundamentplatten 83

4.4. Tiefgründungen 84

4.4.1. Pfahlgründungen 85

4.4.2. Kombinierte Pfahl-Plattengründung. 88

4.4.3. Bohrpfahl- und Schlitzwände 89

4.5. Literatur 89

5. Keller 90

5.1. Grundlagen 90

5.1.1. Funktionen eines Kellers 90

5.1.2. Voll- und Teilunterkellerung 90

5.1.3. Erschließung der Kellerräume 90

5.1.4. Kosten 90

5.1.5. Entwurfskriterien 90

5.2. Konstruktionselemente und Baustoffe 91

5.2.1. Baugrube und Baugrubensicherung 91

5.2.2. Fundamente 91

5.2.3. Kelleraußenwände 91

5.2.3.1. Aufbauten ungedämmter Kelleraußenwände 95

5.2.3.2. Aufbauten gedämmter Kelleraußenwände 97

5.2.4. Kellerinnenwände 98

5.2.5. Kellerdecken 99

5.2.6. Kellerböden (erdberührte Fußböden) 99

5.2.7. Sockelbereich 100

5.3. Abdichtung erdberührter Bauteile 101

5.3.1. Wasserbeanspruchung und Abdichtungsmaterialien 101

5.3.2. Lage der Abdichtungen 104

5.3.2.1. Horizontale Abdichtungen im Außenwandbereich 104

5.3.2.2. Vertikale Wandabdichtungen 105

5.3.2.3. Horizontale Kellerbodenabdichtung 106

5.3.3. Abdichtung in Abhängigkeit vom erforderlichen Feuchteschutz 106

5.3.3.1. Abdichtung gegen Bodenfeuchte 106

5.3.3.2. Abdichtungen gegen druckloses Wasser 106

5.3.3.3. Dränagen 106

5.3.3.4. Abdichtung gegen von außen drückendes Wasser 107

5.4. Spezielle Detailpunkte 116

5.4.1. Lichtschächte 116

5.4.2. Durchdringungen wasserundurchlässiger Bauteile 117

5.5. Literatur 118

TU WIEN INSTITUT FÜR HOCHBAU UND TECHNOLOGIE PROF. A. KOLBITSCH

HOCHBAUKONSTRUKTIONEN EINLEITUNG 1

0. EINLEITUNG Den Stoff sieht jedermann vor sich; den Gehalt

findet nur der, der etwas dazu zu tun hat; und die Form ist ein Geheimnis den meisten

Johann Wolfgang von Goethe

0.1. Zielsetzungen der Lehrveranstaltung

Die Lehrveranstaltung Hochbaukonstruktionen 1 ist eingebettet in das Lehrangebot des Fachberei-ches Hochbaukonstruktionen und Bauwerkserhal-tung am Institut für Hochbau und Technologie.

Tab. 0.1 Lehrveranstaltungen im Bereich Hochbau-konstruktionen und Bauwerkserhaltung, gegliedert nach Schwerpunkten in Forschung und Lehre (Diplomanden- und Dissertantenseminar nicht angeführt)

Tragwerkslehre Hochbaukon-struktionen

Bauwerkser-haltung

Tragwerke-Baukonstruktio-nen Hochbaukon-struktionen 2 Leichte Trag-konstruktionen Konstruktion und Form

Aufbaukurs Bauvorschriften Hochbaukon-struktionen 1 Industrialisierter Hochbau ISA Projektentwick-lung

E+E von Hoch-bauten div. Laborarbei-ten Bautechnische Analysen und Statik histori-scher Baukon-struktionen

Bei der Konzeption der LVA Hochbaukonstruktio-nen 1 wurden in erster Linie folgende Zielsetzun-gen verfolgt:

Kompakte Darstellung der Grundlagen des konstruktiven Hochbaues mit Bemessung der tragenden Elemente nach aktuellem Sicherheitskonzept.

Entwicklung von hochbauspezifischen Tragwerkskonzepten anhand exempla-risch behandelter Konstruktionstypen.

Kategorisierung und Bewertung von typi-schen Konstruktionen und Konstruktions-elementen, um die Grundlagen für ein proaktives Herangehen an interdisziplinä-re Aufgabenstellungen zu erarbeiten.

Systematik der Detailentwicklung. Diesem Thema wird, wegen des hohen Anteils an Bauschäden durch unzureichende Detail-kenntnisse besonderes Augenmerk ge-schenkt.

0.2. Themenbereiche

Die behandelten Themenbereiche sind konsekutiv aufgebaut, in sich aber als jeweils abgeschlossene Abschnitte konzipiert (Tab. 0.2). Tab. 0.2 Themenbereiche

Einführung, Zusammenfassung der relevanten Bau-vorschriften und notwendige Nachweise

Baugrube und Fundierung, Lückenverbauten

Bauteile unter Niveau

Übersicht zu den Tragstrukturen im Wohn- und Ver-waltungsbau

Tragstrukturen im Gewerbe- und Industriebau; Hal-lentragwerke

Tragende und aussteifende Wände, Stützen

Deckentragwerke

Aussteifung von Bauwerken

Steildachkonstruktionen

Vertikale Erschließungen

Flachdächer

Ausbau: Fassaden, Fußböden,…

0.3. Definition „Hochbaukonstruktionen“ Der Hochbau ist das Teilgebiet des Bauwesens, das sich mit der Planung und Errichtung von Bauwer-ken befasst, die zum Großteil oberhalb der Gelän-delinie liegen.1 (z. B.: Wohn- und Verwaltungsbau-ten, Gewerbe- und Industriebauten). Der architektonische Entwurf von Hochbauten liegt im Wesentlichen im Aufgabenbereich der Architekten. Auch Bauingenieure (als „Ingenieur-konsulenten für Bauwesen“ in Gesamteuropa und als „befugte Baumeister“ in Österreich2) sind nach geltender Gesetzeslage zur Gesamtplanung von Hochbauten berechtigt. Die im Rahmen dieses Aufgabengebiets zu behan-delnden Planungs- und Bauleitungsaufgaben wer-den in der Vorlesung Hochbaukonstruktionen 1 behandelt.

1 Dietmar Grütze: Bau-Lexikon. Carl Hanser Verlag, Mün-

chen 2007, ISBN 3-446-40472-4, S. 126.

2 Unterlagen zur Ablegung der Ziviltechnikerprüfung und

zur Befähigungsprüfung Baumeister sind auf der Home-

page des Studiendekanates für BI-Wesen abrufbar.

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2 EINLEITUNG HOCHBAUKONSTRUKTIONEN I

Tragwerksplaner (umgangssprachlich „Statiker“) übernehmen oftmals auch Aufgaben im Bereich der Bauphysik, wie Wärme-, Schallschutz- und Brandschutznachweise

3, weshalb der Detailausbil-

dung und der Festlegung von Regelaufbauten in der Vorlesung neben der konstruktiven Durchbil-dung besonderes Augenmerk geschenkt wird. Gerade bei größeren Bauvorhaben ist heute eine zunehmende Unterteilung der Planungsleistungen auf zahlreiche Spezialgebiete, wie Projektsteue-rung, architektonische, konstruktive und haustech-nische Entwurfsplanung, zugehörige Ausführungs-planungen usf zu beobachten.

0.4. Bedeutung des Hochbaues in wirtschaftli-cher Hinsicht.

Der Hochbau hat seit jeher den wesentlichen An-teil an der gesamten Bauproduktion in Österreich. Die letzten Gesamterhebungen (aus 2008) zeigen folgende Werte und Veränderungen gegenüber 1999.

Abb. 0.1 Technische Bauproduktion in Mio € in den Bausparten nach ÖSTAT

Die relativ hohe Zunahme des Verkehrswege-baus im betrachteten Zeitintervall ist auf die Infrastrukturinvestitionen des Bundes zurück-zuführen. Prozentuell ergibt sich folgende Aufteilung, wobei die Bereiche Wohnbau und sonstiger

3 Siehe: „Honorarordnung Bauwesen der Bundeskammer

für Architekten und Ingenieurkonsulenten (mit den Teil-

abschnitten HOB-I und HOB-S)“ sowie „Leitfaden zur

Kostenabschätzung von Planungsleistungen Band 1 bis 3,

herausgegeben von der WKO“ in der geltenden Fassung.

Hochbau zusammengefasst werden (ÖSTAT, 2008):

Abb. 0.2 Aufteilung nach Bausparten nach ÖSTAT

Innerhalb des Hochbaues ist folgende Auftei-lung festzuhalten:

Abb. 0.3 Aufteilung nach Bausparten nach ÖSTAT

Es ist festzuhalten, dass vor allem die Sparte Adaptierung in den letzten beiden Jahrzehn-ten signifikante Zuwächse aufwies. Befragungen von Absolventen des Bauingeni-eurstudiums an der TU Wien bestätigen diese Zusammenhänge auch in Bezug auf die späte-ren Tätigkeitsbereiche der Absolventen. Mehr als 60 % von Ihnen finden in einem dem Hochbau zuzurechnenden Gebiet des Bauwe-sens Beschäftigung. 0.5. Geschichte der Lehre im Hochbau (für

Bauingenieure) an der TU Wien.

010002000300040005000

356

2392 3454

1744 1758 769

3440

4939 4034

3083

1999 2008

4,73%

51,52%

43,76%

Vorb. Baustellenarbeiten Hochbau Tiefbau

41,05%

12,70%

25,82%

20,43%

Wohnungsbau

Industriebau und Ingenieurbau

Sonstiger Hochbau

Adaptierung

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HOCHBAUKONSTRUKTIONEN EINLEITUNG 3

Das Fach „Hochbau“ ist praktisch seit Gründung der TU Wien, (zunächst als polytechnisches Insti-tut, später als Technische Hochschule) in der Lehre vertreten, wobei sich der Begriff „Hochbau“ erst im Verlauf des 19. Jahrhunderts aus den Begriffen „Zivilbau“ und „Landbaukunde“ entwickelte. Die Entwicklung der Lehrkanzel

4 bis heute (siehe

folgende Abbildung) zeigt die wechselvolle Ge-schichte.

Abb. 0.4 Entwicklungen der Lehrkanzeln für Hochbau (für Bauingenieure) von 1815 bis heute, die Jahreszahlen bezeichnen den Zeitraum der Bestellung der jeweiligen Lehrstuhlinhaber.

In den ersten vier Jahrzehnten nach Gründung der Hochschule wurde die Lehre des gesamten Bauwe-sens durch die Lehrkanzel für Land- und Wasser-baukunst abgedeckt. In der Verfassung des poly-technischen Institutes aus dem Jahre 1818 ist dazu im Detail festgehalten:

4 Aus der Gedenkschrift „Die K.K. Technische Hochschule

in Wien 1815-1915“

Die Kenntnis der Baumaterialien und ihrer Bindungen; die Zimmermannskunst, inwiefern ihre Kenntnis dem Baumeister nötig ist; die Lehre von der Festigkeit im Gebäude, für Gewölbe, Widerlagen; die Lehre von der Stärke der Materialien; die Lehre von der Bequemlichkeit im Gebäude in Übereinstimmung mit seinen Zwecken; die Lehre vom Ästhetischen im Architektonischen mit Hinweisung auf die besten Muster.

0.6. Tragwerksentwurf im Hochbau

Die wesentliche Aufgabe der Tragwerksplanung im Hochbau liegt in einem mehrstufigen Prozess, der gemeinsam mit den andern objektspezifischen Planungsaufgaben interdisziplinär abgewickelt wird. Die Grundlagen zur hochbauspezifischen Trag-werksplanung wurden bereits in der Lehrveranstal-tung „Tragwerke - Baukonstruktionen“ behandelt, in der gegenständlichen Lehrveranstaltung soll vor allem die Umsetzung in der Planungs- und Ausfüh-rungsphase beleuchtet werden. Für die konstruktive Bearbeitung des Tragwerks (bei massiven Hochbauten im Wesentlichen der so genannte „Rohbau“) ergibt sich dabei ein Ablauf nach Abb. 0.5. Zu beachten sind die Rück-Koppelungen zwischen den jeweils aufeinanderfolgenden Entwurfsstufen sowie zwischen Stufe 4 mit allen voranstehenden Entwurfsebenen.

Abb. 0.5 Vorgangsweise bei der konstruktiven Bearbei-tung bis zum Tragwerksentwurf.

Stufe 1

• Modellabbildung des Gesamtsystems;

• Unterteilung in bearbeitbare statische Subsysteme

• Optimierung von Kräfteverlauf, Verformungsverhalten und Ausführbarkeit

Stufe 2

• Beurteilung der kinematischen Standsicherheit durch Ausschalten von kinemtischen Bewegungsmöglchkeiten des Gesamtsystems und der Substrukturen

• Optimierung der Modellabbildung

Stufe 3

• Tragsicherheitsnachweise und Gebrauchstauglichkeitsnachweise

• Systeme, Subsysteme und Verbindungen - materialspezifische Nachweise

Stufe 4

• Bauphysikalische Bemessung und Auslegung

• Bauteil-, raum-, und raumgruppenbezogene Bewertung

• Optimierung der Modellabbildung und Gesamtkonzeption

• Erstellung der Unterlagen für die Weiterbearbeitung (durch Fachkonsulenten)

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4 EINLEITUNG HOCHBAUKONSTRUKTIONEN I

Im Vordergrund der Tragwerksplanung stehen dabei der statische Vorentwurf („Vorstatik“) und die bauteilspezifischen Tragsicherheits- und Ge-brauchstauglichkeitsnachweise

5.

0.7. Unterlagen zur Lehrveranstaltung und wesentliche Planungsgrundlagen

Neben dem vorliegenden Skriptum – das die we-sentlichen Themenbereiche abdeckt und auch als Grundlage für die Vorbereitung auf die schriftliche Prüfung dient, stehen die vom Institut herausgege-benen Bemessungstafeln und Excel-basierenden Bemessungshilfen zur Verfügung (eine jeweils ak-tualisierte Liste ist auf der Homepage www.hochbau.tuwien.ac.at abrufbar). Weitere Unterlagen finden sich in den aktuellen Normen, das sind im konstruktiven Bereich die so genannten EUROCODES, die vom Technischen Komitee CEN/TC250 „Structural Eurocodes“ erar-beitet wurden. Tab. 0.3 Gliederung und Bezeichnung der Eurocodes

EN 1990 Grundlagen der Tragwerksplanung EN 1991 Einwirkungen auf Tragwerke

EN 1992 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Stahlbetonbauten

EN 1993 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Stahlbauten

EN 1994 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Stahl-Beton-Verbundbauten

EN 1995 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauteilen

EN 1996 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Mauerwerksbauten

EN 1997 Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik

EN 1998 Auslegung von Bauwerken gegen Erdbe-ben

EN 1999 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Aluminiumkonstruktionen

Diese Normen werden durch die nationalen Festle-gungen und die nationalen Anhänge zu den EU-ROCODES (bezeichnet mit ÖNORM B 199x-x-x) ergänzt.

5 Das zugrundeliegende Sicherheitskonzept und die

Grundlagen zu Tragsicherheits- und Gebrauchstauglich-

keitsnachweisen wurden bereits in der LVA Baukonstruk-

tionen behandelt und werden daher als bekannt voraus-

gesetzt.

Weitere wesentliche Bestimmungen sind die Richt-linien des OIB

6, die im Zuge der Harmonisierung

der Bauordnungen erstellt wurden und durch eine Art. 15a B-VG Vereinbarung in allen Bundesländern eingeführt werden sollen. In Wien traten die OIB-Richtlinien

7 mit der Techniknovelle 2007 und der

Wiener Bautechnikverordnung 2008 in Kraft. In der Bautechniknovelle 2007 (mit 12.07.2008 in Kraft getreten) wird unter anderem festgelegt:

Gemäß §§ 118 Abs. 5 und 122 der Bauordnung für Wien, LGBl für Wien Nr. 11/1930, zuletzt geändert durch das Gesetz LGBl. für Wien Nr. 24/2008, wird verordnet: § 1. Den im 9. Teil der Bauordnung für Wien festge-legten bautechnischen Vorschriften wird entspro-chen, wenn die in den Anlagen enthaltenen Richtli-nien des Österreichischen Instituts für Bautechnik, soweit in ihnen bautechnische Anforderungen ge-regelt werden, eingehalten werden. § 2. Von den in den Anlagen enthaltenen Richtli-nien kann abgewichen werden, wenn der Bauwer-ber nachweist, dass das gleiche Schutzniveau wie bei Anwendung der Richtlinien erreicht wird. § 3. Diese Verordnung tritt mit 12. Juli 2008 in Kraft. § 4. Die Anlagen 10 und 11 dieser Verordnung die-nen der Umsetzung der Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2002 über die Gesamtenergieeffizi-enz von Gebäuden.

Für die konstruktive Bearbeitung ist vor allem OIB-RL 1 von Bedeutung. Sie verweist im Wesentlichen auf die Bestimmungen der Eurocodes. Weitere wesentliche Änderungen im Zuge der Bau-techniknovelle waren:

neue Belege des Bauansuchens

Energieausweis bei Neu- und Zubauten sowie umfassender Sanierung

brandschutztechnische Beschreibung, wenn anlagentechnische Brandschutzein-richtungen zum Einsatz kommen

Neufassung der (zielorientierten) bau-technischen Vorschriften

Voraussetzungen zur Einhaltung der bau-technischen Vorschriften werden durch Verordnung der Landesregierung be-stimmt

6 Österreichisches Institut für Bautechnik

7 Die jeweils aktuellen Fassungen der OIB-Richtlinien

können über die Homepage des OIB: www.oib.at abge-

rufen werden

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HOCHBAUKONSTRUKTIONEN EINLEITUNG 5

Folgende weitere (landesbezogene) Rechts-vorschriften sind zu beachten:

Bauordnung für Wien

Nebengesetze zur Bauordnung: o Wiener Kleingartengesetz o Wiener Garagengesetz o Wiener Aufzugsgesetz 2006 (WAZG

2006) o Gesetz über Kanalanlagen und Ein-

mündungsgebühren o Wiener Ölfeuerungsgesetz o Wiener Baumschutzgesetz o Gesetz zum Schutz gegen Baulärm o Vermeidung unnötiger Staubentwick-

lung (Verordnung)

Verordnungen zur Bauordnung: o Wiener Bautechnikverordnung - WBTV

(OIB-Richtlinien) o Bauplanverordnung o Spielplatzverordnung o Beschluss über die Vergabe von Orien-

tierungsnummern o Beschluss über die einheitliche Num-

merierung der Gebäude (Layout) o Beschaffenheit der Gehsteige (Verord-

nung) o Wiener Naturschutzgesetz

Forstgesetz Anmerkung: Da in den einzelnen Abschnitten des Skriptums Begriffe aus nachgereihten Abschnitten verwendet werden müssen, wurde im Anhang des ersten Teils des Skriptums eine kurze Enzyklopädie zu wesentlichen Begriffen der Hochbaukonstrukti-onen angefügt, die jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben kann. Die Auswahl der Fachbegriffe orientierte sich dabei an den in Pla-nungs- und Baubesprechungen unbedingt notwen-digen technischen Bezeichnungen.

0.8. Statische Vorbemessung

Inhalt und Umfang der statischen Vorbemessung sind der Wiener Bauordnung zu entnehmen sowie in einem Merkblatt der Magistratsabteilung 37-S festgelegt8, dabei wird unter anderem festgehal-ten: Vollständig und schlüssig ist eine statische Vorbe-messung dann, wenn sie

8 MA 37 - Allg.12192/2008 „Statische Vorbemessung“

Wien, 31. März 2008

die Lastaufstellung,

die vertikale Lastableitung bis in den Un-tergrund,

die horizontale Lastableitung (auch Erd-bebenlasten) bis in den Untergrund und

ein Fundierungskonzept des geplanten Bauvorhabens unter Einhaltung einschlägiger aktueller Normen (Sicherheiten usw.) und Beachtung der örtlichen Gegebenheiten (Be-stand, Nachbarobjekte, Bodenverhältnisse usw.) beinhaltet.

Die Aufstellungen und Berechnungen müssen nach-vollziehbar erstellt und die Lastableitungen nach-vollziehbar nachgewiesen sein9. Nachweise außerhalb von ÖNORMEN sind grund-sätzlich auch zulässig; diese Nachweise sind aller-dings schlüssig zu führen, wobei der erforderliche Sicherheitslevel durch die (aktuellen) Normen vor-gegeben wird. Maßgebliche Kenngröße – auch für die Frage der Erdbebensicherheit – ist die Versa-genswahrscheinlichkeit; diese darf normgemäß nicht größer als 10-6 sein. Anmerkung: Es ist festzuhalten, dass für Baumaß-nahmen an Bestandsobjekten unter bestimmten Gesichtspunkten Erleichterungen gelten, vor allem im Zusammenhang mit dem Nachweis der Standsi-cherheit unter Erdbeben. Besondere Bedeutung für die Statische Vorbemes-sung hat demnach OIB - Richtlinie 1, die (auszugs-weise) folgende relevante Vorgaben enthält:

Tragwerke sind so zu planen und herzustellen, dass sie eine ausreichende Tragfähigkeit, Ge-brauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit auf-weisen, um die Einwirkungen, denen das Bau-werk ausgesetzt ist, aufzunehmen und in den Boden abzutragen.

Für die Neuerrichtung von Tragwerken oder Tragwerksteilen ist dies jedenfalls erfüllt, wenn der Stand der Technik eingehalten wird. Die Zu-verlässigkeit der Tragwerke hat den Anforde-rungen gemäß ÖNORM EN 1990 zu genügen.

9 Mit der statischen Vorbemessung einschließlich Fundie-

rungskonzept soll also die grundlegende Bau- bzw. Führ-

barkeit der geplanten Maßnahme nachgewiesen wer-

den; dieses Dokument soll/muss allerdings keine Detail-

statik sein!

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6 EINLEITUNG HOCHBAUKONSTRUKTIONEN I

Einwirkungen: Bei der Planung von Tragwerken sind ständige, veränderliche, seismische und außergewöhnliche Einwirkungen zu berücksich-tigen.

Überwachungsmaßnahme: Bei der Planung, Berechnung und Bemessung der Tragwerke o-der Tragwerksteile folgender Bauwerkemüssen tragwerksspezifische Überwachungsmaßnah-men durch unabhängige und befugte Dritte durchgeführt werden:

Bauwerke mit aufgrund ihrer Nutzung lebens-wichtiger Infrastrukturfunktion (z. B. Bauwerke sowie Anlagen und Einrichtungen für das Kata-strophenmanagement, Krankenhäuser, Kraft-werke).

Bauwerke mit wichtiger sozialer Funktion (z. B. Kindergärten, Schulen).

Bauwerke mit einem Fassungsvermögen bei widmungsgemäßer Nutzung von mehr als 1000 Personen (z. B. Versammlungsräume, kulturelle Einrichtungen, Einkaufszentren, Sportstadien).

Durchn den Verweis auf ÖNORM EN 1990 sind jedenfalls die so genannten „Eurocodes“ – zumin-dest im Wirkungsbereich der Wiener Bauordnung als Grundlage für die Erstellung von statischen Vorbemessungen heranzuziehen. Im Rahmen der statischen Bearbeitung sind (siehe Vorlesungsunterlagen zur LVA Baukonstruktionen) folgende Grenzzustände zu untersuchen. Tab. 0.4 Im Rahmen der Bemessung untersuchte Grenz-zustände

Gruppe Bez. Beschreibung

Grenzzustand der Tragfähigkeit ULS (Ultima Limit State)

GZ1A Grenzzustand des statischen Gleichgewichtes

GZ1B

Innere Standsicherheit Grenzzustand der Tragfähig-keit z.B. Bruch in der Kon-struktion

GZ1C

Äußere Standsicherheit Grenzzustand der Tragfähig-keit z.B. Bruch im Unter-grund

Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit SLS (Servicability Limit State)

GZ2 Grenzzustand der Ge-brauchstauglichkeit

Grenzzustand der Dauerhaftigkeit DLS (Durability Limit State)

GZ3 Grenzzustand der Einwirkun-gen der Umwelt auf Bewoh-ner, Inventar, Baustoffe

GZ4 Grenzzustände der Einwir-kungen auf die Umwelt

Die geplante Nutzungsdauer (eines neu zu errich-tenden Tragwerks) ist nach den Klassen für die Planung der Nutzungsdauer vorzunehmen und

anzugeben. Die in Tab. 0.5 vorgegebenen Werte dürfen auch für Dauerhaftigkeitsnachweise (Ermü-dungsnachweise) verwendet werden. Ein Tragwerk ist so zu bemessen, dass zeitabhängige Verände-rungen der Eigenschaften das Verhalten des Trag-werks während der geplanten Nutzungsdauer nicht unvorhergesehen verändern; Umweltbedingungen und geplante Instand-haltungsmaßnahmen sind dabei zu berücksichtigen. Für ein angemessen dauerhaftes Tragwerk sind folgende Punkte zu berücksichtigen:

Die vorgesehene oder vorhersehbare zu-künftige Nutzung des Tragwerks

Die geforderten Entwurfskriterien

Die erwarteten Umweltbedingungen

Die Zusammensetzung, Eigenschaften und Verhalten der Baustoffe und Bauprodukte

Die Eigenschaften des Baugrundes

Die Wahl des Tragsystems

Die Gestaltung der Bauteile und Anschlüs-se

Die Qualität der Bauausführung und der Überwachungsaufwand

Besondere Schutzmaßnahmen

De geplante Instandhaltung während der geplanten Nutzungszeit.

Tab. 0.5 Klassifizierung der geplanten Nutzungsdauer nach EN 1990.

Klasse der Nut-zungs-dauer

Planungs-größe der Nutzungs-dauer (a)

Beispiele

1 10

Tragwerke mit befristeter Standzeit (Ausnahme: Nach Demontage wieder ver-wendbare Tragwerke)

2 10-25 Austauschbare Tragwerk-steile wie Kranbahnträger, Lager

3 15-30 Landwirtschaftlich genutzte und ähnliche Tragwerke

4 50 Gebäude und andere ge-wöhnliche Tragwerke

5 100 Monumentale Gebäude, Brücken und andere Ingeni-eurbauwerke

Die zu beachtenden formalen Gesichtspunkte bei Erstellung einer statischen (Vor-)Bemessung sind im Skriptum „Baukonstruktionen – Teil 1“ enthal-ten und werden an dieser Stelle nicht wiederholt.

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HOCHBAUKONSTRUKTIONEN EINLEITUNG 7

0.9. Im Skriptum verwendete Symbole und Abkürzungen.

Die im vorliegenden Skriptum verwendeten Unter-lagen orientieren sich an den Vorgaben von ÖNORM EN 1990 ff. und an die Nomenklatur der OIB-Richtlinien. Da eine weitgehende vollständige Liste der anzu-wendenden Symbole bereits im Skriptum zur Lehr-veranstaltung Baukonstruktionen enthalten ist, werden im Folgenden nur die im Zusammenhang mit den behandelten Hochbaukonstruktionen be-sonders häufig verwendeten Abkürzungen ange-führt. Auf eine Auflistung der Einheiten, Vorsätze, etc. wurde überhaupt verzichtet. Tab. 0.6 Bei der Tragwerksplanung häufig verwendete allgemeine Symbole bzw. Abkürzungen A Area – Querschnittfläche E Modulus of elasticity – Elastizitätsmodul F Force – Einwirkung, Kraft G Permanent action – ständige Einwirkung G Shear modulus – Schubmodul I Second moment of area – Flächenmoment 2.

Grades (Trägheitsmoment) L Length, Span, System length – Länge, Spann-

weite, Systemlänge M moment, bending moment – Moment, Biege-

moment N Axial force – Normalkraft P Prestressing force – Vorspannkraft Q Variable action – veränderliche Einwirkung R Resistance, Reaction – Widerstand, Tragfähig-

keit S Internal forces – Schnittgrößen T Torsional moment – Torsionsmoment T Temperature – Temperatur V Shearforce – Querkraft W Section modulus – Flächenmoment 1. Grades

(Widerstandsmoment) X Value of material property – Werkstoffkenn-

wert a distance – Abstand b width, breadth – Breite d diameter – Durchmesser d depth; length of diagonal – Nutzhöhe; Länge

einer Diagonalen e eccentricity – Ausmitte f strength – Festigkeit g width of a tension field – Breite eines Zugfeldes h height – Höhe (Gesamthöhe) i radius of gyration – Trägheitsradius l lenght; Span – Länge; Spannweite t thickness – Dicke uu major axis – Hauptachse vv minor axis – Nebenachse xx, yy, zz

rectangular axes – Koordinatenachsen

α angle – Winkel

α ratio – Verhältnis α thermal expansion coefficient – Wärmeaus-

dehnungskoeffizient γ partial safety factor – Teilsicherheitsbeiwert δ deflection, deformation – Durchbiegung, Ver-

formung ε strain – Dehnung λ slenderness ratio – Schlankheitsverhältnis σ normal stress – Normalspannung τ shear stress – Schubspannung

Tab. 0.7 Indizes a Baustahl c Beton; Druck cr kritisch, Verzweigung d eff effektiv, wirksam f Flansch G, g ständige Einwirkung int innen k charakteristisch m Biegung; Baustoff; durchschnittl. M Werkstoff/Material max Maximalwert min Minimalwert nom Nominalwert P, p Vorspannkraft pl Plastisch/plastischer Wert Q, q veränderliche Einwirkung s Betonstahl t Zug; Torsion u Zugfestigkeit v Querkraft w Steg(blech) y Fließ-, Streck-

Tab. 0.8 Ausgewählte Bezeichnungen zum Abschnitt Aussteifung – Erdbebeneinwirkung 8nach EN 1998 AEd Bemessungswert der Erdbebeneinwirkung

AEk

Ed

Charakteristischer Wert der Erdbebeneinwir-kung für die Referenzwiederkehrperiode Bemessungswert der Beanspruchung.

NSPT Schlagzahl beim Standard Penetration Test. PNCR Referenz-Überschreitungswahrscheinlichkeit

in 50 Jahren der Referenz-Erdbebeneinwirkung für die Standsicherheits-bedingung.

Soweit keine Widersprüche zu anderen Vorgaben bestehen wurden die Abkürzungen nach AZR (2008)10 bei der Erstellung der Unterlagen heran-gezogen.

10Österreichischer Juristentag (Hrsg): Abkürzungs- und

Zitierregeln der österreichischen Rechtssprache und

europäischer Rechtsquellen (AZR) samt Abkürzungsver-

zeichnis. 6. Auflage, Wien: Manzsche Verlags- und Uni-

versitätsbuchhandlung, 2008.

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8 EINLEITUNG HOCHBAUKONSTRUKTIONEN I

0.10. Auswahl hochbauspezifischer Abkür-zungen (nach ON A 6420-2)

Tab. 0.9 Abkürzungen zur Geschoßbezeichnung E Ebene EG Erdgeschoß OG Obergeschoß (1., 2., 3., …) ST Stockwerk (1., 2., 3., …) UG Untergeschoß DG Dachgeschoß

Tab. 0.10 Abkürzungen zu Ordnungsbezeichnungen EZ Einlagezahl GST Grundstücksnummer KG Katastralgemeinde ON Orientierungsnummer POS Positionsnummer TOP Topografische Nummer

Tab. 0.11 : Abkürzungen zur Raumwidmung AN Abstellnische AR Abstellraum ARR Arbeitsraum BAD Badezimmer DI Diele GA Garderobe GAR Garage KA Kabinett, Kammer KN Kochnische KÜ Küche VR Vorraum WC Abort (Wasserclosett) WF Windfang WK Waschküche WR Waschraum DU Dusche FL Flur SP Speisekammer SR Schrankraum SZ Schlafzimmer WZ Wohnzimmer ZI Zimmer

Tab. 0.12 : Abkürzungen zu Höhenbezugs- und Maßan-gaben DOK, DOS Deckenoberkante, Deckenoberseite (Roh-

baumaß) DUK, DUS Deckenunterkante, Deckenunterseite (Roh-

baumaß) DUF Deckenunterkante (fertige Untersicht) FBOK, OFF

Fußbodenoberkante, Oberfläche des fertigen Fußbodens

FDOK, FDOS

Fundamentoberkante, Fundamentoberseite

FDUK, FDUS

Fundamentunterkante, Fundamentunterseite

RH Lichte Raumhöhe GH Geschoßhöhe OK, OS Oberkante, Oberseite UK, US Unterkante, Unterseite STUK Sturzunterkante STH Sturzhöhe, gemessen von STUK bis DUK (Roh-

baumaß)

RPH Rohbauparapethöhe FPH Fertige Parapethöhe

Tab. 0.13 : Öffnungen und deren Abschlüsse WD Wanddurchbruch DD Deckendurchbruch FBD Fußbodendurchbruch FDD Fundamentdurchbruch WS Wandschlitz WA Wandaussparung DA Deckenaussparung FBA Fußbodenaussparung BR Baurichtmaß RBL Rohbaulichte AL Architekturlichte DL Durchgangslichte, nutzbare STL Stocklichte BE Bodeneinstand bei Türzargen STAM Stockaußenmaß GL Glaslichte OL Oberlichte FIX Fixverglasung DF Drehflügel DKF Drehkippflügel KIF Kippflügel KLF Klappflügel SF Schiebeflügel für Fenster und Türen SWF Schwingflügel WF Wendeflügel HT Hebetüre HAST Hebeschiebetüre GGT Ganzglastüre EI230-C- EI260-C- EI290-C-

-Feuerschutztüren mit Angabe der Feuerwi-derstandsklasse (gem. ON B 3850 und B 3870

GT Gasdichte Tür E 30-C Rauchabschluss DT Drucktüre

Tab. 0.14 : Rauch-, Abgas- und Luftfänge, schächte L Lüftungsschacht PT Putztürchen KT Kehrtürchen ABL Abluft ZUL Zuluft

Tab. 0.15 : Fangzuordnung zum Anschlussgeschoß ge-mäß ÖNORM B 8208 K Keller (1., 2.,…unterirdisches Geschoß E Erdgeschoß (1. Oberirdisches Geschoß) 1 1. Obergeschoß (1. Stock oder 2. Oberirdi-

sches Geschoß) 2 2. Obergeschoß (2. Stock oder 3. Oberirdi-

sches Geschoß) D Dachgeschoß (oberstes oberirdisches Ge-

schoß)

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HOCHBAUKONSTRUKTIONEN EINLEITUNG 9

0.11. Darstellungen und Zeichnungen.

Die für Hochbauzeichnungen geltenden Darstel-lungsstandards sowie die wesentlichen Bauvor-schriften werden in der LVA „Technisches Zeichnen und Bauvorschriften“ behandelt. Die Inhalte dieser Lehrveranstaltung werden als bekannt vorausge-setzt; in den folgenden Abschnitten werden ledig-lich ergänzende Hinweise gegeben. Ergänzende Hinweise: Tab. 0.16 : Angabe der Höhenlage in Schnittdarstellun-gen

Skizze Bedeutung der Höhenbezeich-nung

Rohbaumaß (Deckenoberkante)

Rohbaumaß (Deckenunterkante)

Fertigmaß (Fußbodenoberkante)

Fertigmaß (Unterkante der untergehängten Decke)

Die Angabe der Maße über dem Fußboden oder der Decke kann beispielhaft folgendermaßen aus-sehen: Tab. 0.17 : Angabe der Höhenlage von Wandöffnungen

Abkürzung und Maß

Bedeutung

RPH 90 Rohbauparapethöhe 90 cm über DOK

FPH 85 Fertige Parapethöhe 85 cm über FBOK

STH Sturzhöhe 25 cm bzw. Rohbausturz-Unterkante bis Rohbaudecken-Unterkante

Im Grundriß werden die Höhenlagen folgenderma-ßen bezeichnet: Tab. 0.18 : Angabe der Höhenlage von Wandöffnungen

Symbol Bedeutung

Höhenlage eines Punktes im Gelände

Höhenlage eines Punktes in einem Bauwerk - Rohbaumaß

Höhenlage eines Punktes in einem Bauwerk - Fertigmaß

Symbol Bedeutung

Höhenlage einer waagrechten Fläche, gegebenenfalls mit Angabe einer Abkürzung

Höhenlage eines Punktes an einer Linie, zB Bruchkante, Grabensohle, Leitung jeder Art, insbesondere sind bei Kanalleitungen die Höhen von Gefällsbrüchen, Richtungsänderun-gen, Abzweigungen und Vereinigungen, End- und An-fangspunkten anzugeben.

Höhenfestpunkt an Bauwerken (Mauerbolzen), eventuell mit Angabe der Punktnummer

Höhenfestpunkt (auch Nivellement-stein); Nivellementpunkt, eventuell mit Angabe der Punktnummer

0.12. Literaturhinweise. Neben den angeführten Normen und Richtlinien sowie den, in den Folgekapiteln angegebenen Lite-raturhinweisen wurden unter anderem folgende Publikationen bei der Bearbeitung dieses Kapitels herangezogen:

[0. 1]

Bachmann, H.: Hochbau für Ingenieure. Stuttgart: Teubner, 1994.

[0. 2]

Dewitz, E.: Tönsing, J.: Schritte zur Modellabbildung. Berlin: Ernst & Sohn, 2003.

[0. 3]

Dietmar Grütze: Bau-Lexikon. Carl Hanser Verlag, München 2007

[0. 4]

Engel, H.: Tragsysteme – Structure Systems, Ostfil-dern-Ruit: Verlag Gerd Hatje, 1997

[0. 5] Kolbitsch, A.: Skriptum Tragwerke-Baukonstruktionen, aktueller Stand.

[0. 6]

Österreichischer Juristentag (Hrsg): Abkürzungs- und Zitierregeln der österreichischen Rechtssprache und europäischer Rechtsquellen (AZR) samt Abkürzungs-verzeichnis. 6. Auflage, Wien: Manzsche Verlags- und Universitätsbuchhandlung, 2008.

[0. 7]

Pech, A.: Kolbitsch, K. Zach, F.: Tragwerke; Wien: Springer-Verlag, 2007

[0. 8]

Stöffler, J., Samberg, S.: Tragwerksentwurf für Archi-tekten und Bauingenieure. Berlin: Bauwerk, 2002

[0. 9]

Zilch, K., Diederichs. C.J., Katzenbach, R.: Handbuch für Bauingenieure: Technik, Organisation und Wirtschaft-lichkeit – Fachwissen in einer Hand. New York, Barcelona,..: Springer, 2001